Xây dựng chương trình tính toán hợp lực đơn vị của đoàn tàu trên đường sắt Việt Nam

Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923

Transport and Communications Science Journal

DEVELOPING A PROGRAM TO CALCULATE THE UNIT
RESULTANT FORCE OF TRAINS ON VIETNAM RAILWAYS
Do Duc Tuan*, Nguyen Duc Toan
University of Transport and Communications, No 3 Cau Giay Street, Hanoi, Vietnam
ARTICLE INFO
TYPE: Research Article
Received: 8/9/2020
Revised: 4/10/2020
Accepted: 5/10/2020
Published online: 28/10/2020
/>*

Corresponding author
Email: ; Tel: 0913905814
Abstract: The train traction calculation tasks are to be determining the train mass, testing
the train mass, determining the running time and establishing the train operation chart in
sections, and so on. To determine the running time and to establish the train operation chart
in sections, first of all, it is necessary to determine and establish the resultant force and the
unit resultant force of trains in operation. The trains operating on railways are quite
diverse, because many different types of locomotives are used for different masses of
trains. The determination of the running time and the train operation chart, including the
unit resultant force, must be done for each specific train, resulting in a huge amount of
computation that takes a long time when calculating by the traditional method. Therefore,
it is necessary to develop a general calculation program to solve the problem quickly and
accurately. The general program includes some basic modules corresponding to the above
tasks. The article presents the process of developing a program to calculate and to establish
the unit resultant force curves for trains with locomotives and wagons Railways used in

Vietnam as a module in the mentioned general program.
Keywords: calculation program, train traction, unit resultant force, operation chart.
© 2020 University of Transport and Communications

907


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923

Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải

XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN
HỢP LỰC ĐƠN VỊ CỦA ĐOÀN TÀU
TRÊN ĐƯỜNG SẮT VIỆT NAM
Đỗ Đức Tuấn*, Nguyễn Đức Tồn
Trường Đại học Giao thơng vận tải, Số 3 Cầu Giấy, Hà Nội
THƠNG TIN BÀI BÁO
CHUN MỤC: Cơng trình khoa học
Ngày nhận bài: 8/9/2020
Ngày nhận bài sửa: 4/10/2020
Ngày chấp nhận đăng: 5/10/2020
Ngày xuất bản Online: 28/10/2020
/>*

Tác giả liên hệ
Email: ; Tel: 0913905814
Tóm tắt: Nhiệm vụ của việc tính tốn sức kéo đoàn tàu đường sắt là xác định khối lượng
đoàn tàu, kiểm nghiệm khối lượng đoàn tàu, xác định thời gian chạy và xây dựng biểu đồ
vận hành của đoàn tàu trong khu gian… Để xác định thời gian chạy và xây dựng được biểu
đồ vận hành của đoàn tàu trong khu gian, trước hết cần xác định và xây dựng được hợp lực

và hợp lực đơn vị của đoàn tàu trong q trình vận hành. Các đồn tàu vận hành trên
đường sắt khá đa dạng, do nhiều loại đầu máy khác nhau đảm nhiệm với các khối lượng
đoàn tàu khác nhau. Việc xác định thời gian chạy và biểu đồ vận hành, trong đó có hợp lực
đơn vị, phải được tiến hành cho từng đoàn tàu cụ thể, dẫn đến khối lượng tính tốn rất lớn,
mất nhiều thời gian nếu thực hiện bằng phương pháp tính tốn truyền thống. Vì vậy, cần
xây dựng một chương trình tính tốn tổng hợp để giải quyết bài toán đã nêu một cách
nhanh chóng và chính xác. Chương trình tổng hợp này bao gồm một số mô đun cơ bản,
tương ứng với các nhiệm vụ đã nêu ở trên. Bài báo này trình bày q trình xây dựng
chương trình tính tốn và thiết lập đường cong hợp lực đơn vị cho các đoàn tàu với các loại
đầu máy, toa xe sử dụng trong ngành đường sắt Việt Nam (ĐSVN), với tư cách là một mơ
đun trong chương trình tổng hợp đã nêu.
Từ khóa: chương trình tính tốn, sức kéo đồn tàu, hợp lực đơn vị, biểu đồ vận hành.
© 2020 Trường Đại học Giao thông vận tải

908


Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923

1. ĐẶT VẤN ĐỀ
Q trình tính tốn sức kéo đồn tàu đường sắt bao gồm các nội dung chính như sau:
1. Xác định khối lượng kéo Q của đoàn tàu đối với một loại đầu máy cụ thể nào đó
theo độ dốc tính tốn itt của tuyến đường và tốc độ tính tốn Vtt của đầu máy [1-4], [6-10]:
Q=

(

)

Fk − P  o, + itt g

, tấn
 o,, + itt g

(

)

(1)

trong đó:
Q - khối lượng kéo của đồn tàu, tấn;
Fk - lực kéo tính tốn (lực kéo vành bánh) của đầu máy, N;
P - khối lượng tính tốn của đầu máy, tấn;
0' và 0'' - lực cản cơ bản đơn vị của đầu máy, toa xe ở tốc độ tính tốn, N/kN;
itt - độ dốc tính tốn hoặc độ dốc hạn chế ( quy đổi) của tuyến đường, (%0);
g - gia tốc trọng trường, g = 9,81 m/s2.
2. Kiểm nghiệm khối lượng kéo trong một số trường hợp sau đây [1-4], [6-10]:
- Tính tốn và kiểm nghiệm khối lượng kéo theo độ dốc đoạn khởi động
- Tính tốn và kiểm nghiệm khối lượng kéo theo chiều dài hữu hiệu đường ga
- Tính tốn và kiểm nghiệm khối lượng kéo theo bán kính cong nhỏ nhất
- Tính tốn và kiểm nghiệm khối lượng kéo theo điều kiện lợi dụng động năng vượt
dốc có trị số lớn hơn trị số độ dốc tính tốn
3. Xác định thời gian chạy của đồn tàu trên khu gian và vẽ đồ thị t = f ( S ) [1-4], [610].

4. Xây dựng biểu đồ vận hành của đoàn tàu trên khu gian và vẽ đồ thị V = f ( S ) [1-4],

[6-10].
Đoàn tàu vận hành trên đường sắt rất đa dạng, do nhiều loại đầu máy khác nhau đảm
nhiệm với khối lượng đoàn tàu khác biệt nhau. Các nội dung nêu trên cần được thực hiện
cho từng đồn tàu cụ thể, do đó khối lượng tính tốn rất lớn. Vì vậy, cần xây dựng một

chương trình tính tốn tổng hợp, nhằm thực hiện việc tính tốn một cách nhanh chóng,
thuận lợi và chính xác.
Để tính tốn và xây dựng được các đồ thị t = f ( S ) và V = f ( S ) , trước hết cần tính
tốn hợp lực đơn vị tác dụng lên đoàn tàu cụ thể vừa xác định. Nội dung bài báo này trình
bày việc “Xây dựng chương trình tính tốn hợp lực đơn vị của đồn tàu trên đường sắt Việt
Nam”, là một phần trong chương trình tổng quát của đề tài NCKH cấp Trường “Xây dựng
quy trình tính tốn sức kéo đồn tàu trong ngành đường sắt Việt Nam”, mã số T2020-CK011.
2. CƠ SỞ TÍNH TOÁN HỢP LỰC VÀ XÂY DỰNG ĐƯỜNG CONG HỢP LỰC
ĐƠN VỊ CỦA ĐỒN TÀU
2.1. Hợp lực tác dụng lên đồn tàu
Trong q trình vận hành, đồn tàu chịu ba loại lực tác dụng lên nó là lực kéo, lực cản
và lực hãm, các lực này đều là hàm số của tốc độ đoàn tàu. Khi vận hành trên đường thẳng
và bằng phẳng, khơng có đường hầm, thì hợp lực tác dụng lên đoàn tàu ở các trạng thái vận
hành là [1-4], [6-10]:
Trạng thái vận hành kéo:
909


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923

Ck = Fk − W0 = f1 (V ) , kN

(2)

Ccd = −Wcd = f 2 (V ) , kN

(3)

Trạng thái vận hành chạy đà:
Trạng thái vận hành hãm:

Ch = − (Wcd + BT ) = f 3 (V ) , kN

(4)

trong đó:
Fk - lực kéo của đầu máy, kN;
W0 - lực cản cơ bản của đoàn tàu, kN;
Wcd - lực cản cơ bản của đoàn tàu khi chạy đà, kN;
BT - lực hãm của đoàn tàu, kN.
Tỷ số giữa hợp lực C tác dụng lên đoàn tàu với trọng lực của nó được gọi là hợp lực
đơn vị, ký hiệu là c:
C
, N/kN
(5)
c=
( P + Q) g
Độ lớn và phương của hợp lực tác dụng lên đồn tàu quyết định trạng thái vận động
của nó, do đó muốn phân tích sự vận động đồn tàu để xác định tốc độ V, thời gian chuyển
động t, quãng đường hãm Sh và quan hệ giữa chúng, thì phải biết qui luật biến đổi của hợp
lực tác dụng lên đồn tàu ở các tốc độ khác nhau. Vì vậy, trong tính tốn sức kéo cần phải
xây dựng đường cong hợp lực phụ thuộc vào tốc độ, hay gọi đơn giản là đường cong hợp
lực. Trong thực tế người ta thường dùng đường cong hợp lực đơn vị có dạng tổng quát là
c = f (V ) . Đường cong này là cơ sở để giải quyết các vấn đề về tính tốn sức kéo đồn
tàu.
2.2. Hợp lực đơn vị và đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu
Để xây dựng đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu, trước tiên cần tính và lập bảng
hợp lực đơn vị của đoàn tàu ở ba trạng thái vận hành: kéo, chạy đà và hãm tương ứng với
tốc độ khác nhau. Khi tính tốn và vẽ đường cong hợp lực có thể lợi dụng đặc điểm lực cản
phụ đường dốc quy đổi khơng phụ thuộc vào tốc độ, do đó lúc này chưa xét đến lực cản

phụ, lấy đây làm cơ sở để vẽ ra đường cong hợp lực đơn vị, sau đó khi sử dụng đường
cong hợp lực mới xét đến ảnh hưởng của lực cản phụ [1-4], [6-10].
a. Cơng thức tính hợp lực đơn vị
- Hợp lực đơn vị vận hành kéo:
Fk − ( P0, + Q0,, ) g
Fk − W0
, N/kN
(6)
ck =
=
( P + Q) g
( P + Q) g
- Hợp lực đơn vị khi chạy đà:
− ( P0, cd + Q0,, ) g − ( P0, cd + Q0,, )
−Wcd
,N/kN
(7)
ccd =
=
=
( P + Q) g
( P + Q) g
( P + Q)
- Hợp lực đơn vị khi hãm thường:

( P0, cd + Q0,, )  = − 0,5b +  ' , N/kN
− ( BT + Wcd )
(8)
ch =
= −   ht 1000qdqd +

(
T
0 cd )
P
+
Q
g
P
+
Q
(
)
(
) 

trong đó:
Fk - lực kéo vành bánh của đầu máy; nếu nhiều máy kéo hoặc phụ đẩy thì là tổng lực
kéo các đầu máy, N.
910


Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923
,
- lực cản cơ bản đơn vị của đầu máy ở chế độ kéo và chạy đà, N/kN;
0, ,  0cd
,,
 0 - lực cản cơ bản đơn vị của toa xe, N/kN;
 ht - hệ số hãm thường, được lấy là 0,5 ( ht = 0,5) ;
 qd - hệ số ma sát quy đổi giữa guốc hãm với bánh xe;

 qh - hãm suất quy đổi của đoàn tàu;
bT - lực hãm đơn vị quy đổi (chuyển đổi), N/kN.
2.3. Quy trình xây dựng đường cong hợp lực đơn vị
2.3.1. Các thông số ban đầu
a. Thông số kỹ thuật của đầu máy
Các thông số kỹ thuật cơ bản và đặc tính sức kéo của các loại đầu máy sử dụng trong
ngành đường sắt Việt Nam (ĐSVN) được cho trong bảng 1.
Sức cản cơ bản đơn vị của các loại đầu máy sử dụng trong ngành đường sắt Việt Nam
được xác định theo biểu thức tổng quát trong [6] và được cụ thể hóa trong [5] và thể hiện
cho trong bảng 2.
Bảng 1. Đặc tính sức kéo một số loại đầu máy diesel đang sử dụng trong ngành ĐSVN.

Loại đầu máy và lực kéo đầu máy Fk , kN

Thông số
D5H

D9E

D10H

D11H

D12E

D13E

D18E

D19E

D20E

2- 2
P = 40,0

20 - 20
P = 54,5

2- 2
P = 58,0

2- 2
P = 56,0

20 - 20
P = 56,0

30 - 30
P = 72,0

30 - 30
P = 84,0

30 - 30
P = 81,0

30 - 30
P = 81,0

Khối lượng
trục, t
Tốc độ,
km/h

q = 10,0

q = 13,6

q = 14,5

q = 14,0

q = 14,0

q = 12,0

q = 14,0

q = 13,5

q = 13,5

0
V = 9,7

Fkđ= 99,64

Fkđ=156,0

Fkđ=192,0

Fkđ=162,0

Fkđ=146,0

Fkđ=216,0

Fkđ=255,0

Fkđ=370,0

Fkđ=260,0


k

F =

-

-

-

-

-

-

-

-

80,07
-

128,0

Công thức trục

Khối lượng
chỉnh bị, t

10
=
V 12,0
V = 15,5

Sức kéo, kN

-


k

F

135,4

140,0

142,0

179,0

200,0

340,0

254,3

= 123,0

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Fk = 160,5

-

-

-

-

-

Fk = 190,0

Fk = 221,0

-

-

-

-

V = 15,6
V = 16,0

-

-

-

-

Fk = 123,0

V = 16,2

-

-

Fk = 108,0

-

-

-

-

-

-

V = 18,8

-

-

-

-

-

-

-

-

Fk =234,0

20

-

91,5

93,7

Fk = 95,0

110,0

135,0

140,0

170,0

225,0

30
40
50
60
70
80
90
100
110
120
Vmax

65

66,0
48,0

35,0
28,5
24,0
21,5
18,5
16,0
114

64,6
41,7
33,3
29,2
25,6
70

78,0
56,0
46,0
37,5
31,9
28,0
26,0
25,0
100

63,0
46,0
35,5
29,3
25,0

22,5
80

84,0
62,0
49,0
41,0
34,0
30,0
28,8
96

105,0
80,0
62,0
52,0
45,0
38,0
30,0
28,8
96

116,0
88,0
73,0
60,0
50,0
45,0
42,0
37,1

100

154,4
115,0
90,8
75,0
64,6
57,0
50,4
45,0
120

(Nguồn: Ban Đầu máy-Toa xe, Tổng Công ty ĐSVN)
911


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923
Bảng 2. Biểu thức sức cản cơ bản đơn vị của đầu máy diesel trong ngành ĐSVN
thiết lập theo biểu thức tổng quát của QTSK 1985.
Đầu
máy

Biểu thức sức cản cơ bản đơn vị, N/kN

Thông số kỹ thuật của đầu máy
P0, t

n

q0, t

q, kN

D, m

R, m

C, m

S, m2

0' = A + BV + CV 2

D5H

40

4

10

100

10,06

2,82

3,825

10,787

0' = 1,97 + 0, 00931V + 0, 000122V 2

D9E

54,5

4

13,6

136

9,144

2,743

3,658

10,034

0' = 1, 621 + 0, 00931V + 0, 000834V 2

D10H

58

4

14,5

145

12,676

3,046

3,793

11,553

0' = 1,56 + 0, 00931V + 0, 000902V 2

D11H

56

4

14

140

14,006

2,870

3,608

10,355

0' = 1,593 + 0, 00931V + 0, 000838V 2

D12E

56

4

14

140

13,306

2,754

3,854

10,614

0' = 1,593 + 0, 00931V + 0, 000859V 2

D13E

72

6

12

120

14,476

2,730

3,635

9,927

0' = 1, 75 + 0, 00931V + 0, 000625V 2

D18E

84

6

14

140

15,50

2,800

3,800

10,64

0' = 1,593 + 0, 00931V + 0, 000574V 2

D19E

81

6

13,5

135

16,892

2,90

3,900

11,31

0' = 1,623 + 0,00931V + 0,000633V 2

D20E

81

6

13,5

135

19,18

2,82

3,945

11,125

0' = 1,593 + 0, 00931V + 0, 0006221V 2

b. Thông số kỹ thuật của toa xe
Các thông số kỹ thuật cơ bản của các loại toa xe sử dụng trong ngành ĐSVN được cho
trong bảng 3.
Sức cản cơ bản đơn vị của toa xe sử dụng trong ngành ĐSVN được cho trong bảng 4
[3,4-6].
Bảng 3. Thông số kỹ thuật cơ bản của các loại loại toa xe sử dụng trong ngành ĐSVN.

TT

Ký hiệu
toa xe
Toa xe khách

Tốc độ
cấu tạo

Tự trọng

Tải trọng

Chiều dài
(giữa 2 đầu đấm)

Số
guốc hãm

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11

A
A-TH2
An
An-TH2
An-TH2
B
Bn
Bn-TH2
CVPĐ

CVPĐ-TH2
DLCC-TH2

80
100
80
100
100
80
80
100
80
100
100

30
40
30
36
36,5
30
30
36
39,5
41,5
36

10
10
10

8
7,5
10
10
8
2,5
2,5
8

19,7
20,7
19,7
20,7
20,7
19,7
19,7
20,7
19,7
20,7
20,7

16
16
16
16
16
16
16
16
16

16
16

80
80
80
80
100
80
80
100
80
80

18
20
15,7
20
20
16
30
36
20
14,4

35
30
30
30
35

40
10
8
30
30

13,5
14,7
12,7
12,7
14,7
13,5
19,7
20,7
14,7
12,8

8
8
8
8
8
8
16
16
8
8

Toa xe hàng

12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

G-Ấn Độ
G-Ru
G-TQ
G-VN
G-VN mới
H- Ấn Độ
HC
HC-TH2
H-Ru
H-TQ

912


Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923

22
23
24

25
26
27
28
29

M-TQ
N-TQ
N-VN
P-TQ
P-VN
R-TQ
T-VN
XT-TQ

80
80
80
80
80
80
80
80

15,5
13
15
16,8
15
19

19,6
25,6

35
30
30
30
30
40
10
40

13,8
12,7
12,7
11,2
11,3
12,2
12,7
16,7

8
8
8
8
8
8
8
12

(Nguồn: Ban Đầu máy-Toa xe, Tổng Công ty ĐSVN)
Bảng 4. Lực cản cơ bản đơn vị của toa xe sử dụng trong ngành ĐSVN.

Loại ổ trục
ổ trượt

Toa xe 4 trục
Hàng nặng
Hàng rỗng
Hàng nặng
Hàng rỗng
Khách

Công thức sức cản đơn vị, N/kN
 0'' = 1,0 + 0,04.V + 0,00032.V 2
 0'' = 1,2 + 0,02.V + 0,0017.V 2
 0'' = 0,7 + 0,04.V + 0,00032.V 2

ổ lăn

 0'' = 0,9 + 0,02.V + 0,0017.V 2

 0'' = 2,6 + 0,036.V + 0,00029.V 2
ổ trượt
 0'' = 1,5 + 0,026.V + 0,00029.V 2
ổ lăn
2.3.2. Các bước tiến hành
Để tiến hành tính tốn hợp lực đơn vị cho một đoàn tàu cụ thể nào đó, cần thực hiện
các bước theo trình tự cho trong bảng 5, như sau [1], [7  9]:

Bảng 5. Bảng thơng số tính tốn hợp lực đơn vị của đồn tàu.
Chế độ kéo

TT

Chế độ chạy đà

Chế độ hãm

V

Fk

0'

W0'

0"

W0"

W0

Fk − W0

f k − 0

'
0cd

W0cd

W0cd + W0"

cd

km/h

N

N/kN

N

N/kN

N

N

N

N/kN

N/kN

N

N

N/kN

1
0
----max

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

ms

14

bT

0cd + 0,5bT

N/kN

N/kN

15

16

- Cột 1: Tốc độ của đầu máy từ 0 đến tốc độ cấu tạo Vmax.
- Cột 2: Sức kéo của đầu máy (tính bằng N) tương ứng với tốc độ đã cho. Số liệu này
lấy từ đường đặc tính sức kéo của đầu máy (bảng 1).
- Cột 3: Tính sức cản cơ bản đơn vị  0' của đầu máy tương ứng với tốc độ đã cho theo
các công thức trong bảng 2.
- Cột 4: Tính sức cản cơ bản của đầu máy tương ứng với tốc độ đã cho theo công thức
W0' = P0' g , N
(9)
- Cột 5: Tính sức cản cơ bản đơn vị của toa xe  0" tương ứng với tốc độ đã cho theo
các công thức trong bảng 3.
- Cột 6: Tính sức cản cơ bản của đoàn xe tương ứng với tốc độ đã cho theo cơng thức
W0" = Q0'' g , N
(10)
- Cột 7: Tính sức cản cơ bản của đoàn tàu tương ứng với tốc độ đã cho theo công thức

W0 = W0' + W0" , N
(11)
- Cột 8: Tính hợp lực tác dụng lên đoàn tàu ở chế độ vận hành kéo theo công thức
(12)
Ck = Fk − W0 , N
913


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923

- Cột 9: Tính hợp lực đơn vị tác dụng lên đoàn tàu ở chế độ vận hành kéo theo công
thức

Fk − W0
(13)
= f −  , N/kN
( P + Q) g k 0
- Cột 10: Tính sức cản cơ bản đơn vị khi chạy đà của đầu máy theo công thức
'
= 2,4 + 0,01V + 0,00035V2, N/kN
(14)
0cd
- Cột 11: Tính sức cản cơ bản khi chạy đà của đầu máy theo công thức
'
(15)
W0cd = Pocd
g,N
- Cột 12: Tính lực cản cơ bản của đồn tàu khi chạy đà theo công thức
(16)
Wcd = W0cd + W0" , N

- Cột 13: Tính lực cản cơ bản đơn vị của đồn tàu khi chạy đà theo cơng thức
Wcd
, N/kN
(17)
ccd = cd = −
( P + Q) g
- Cột 14: Tính tốn hệ số ma sát guốc hãm quy đổi theo công thức
V + 100
(18)
 qd = 0,27
5V + 100
- Cột 15: Tính tốn lực hãm đơn vị đồn tàu theo công thức
1000qd  K qd
BT
bT =
=
= 1000qd qd , N/kN.
(19)
( P + Q) g
( P + Q) g
trong đó:
 K qd
 qd =
(20)
( P + Q) g
hãm suất quy đổi đồn tàu, là thơng số phản ánh năng lực hãm đồn tàu.
Việc tính tốn hãm suất quy đổi của đoàn tàu: bao gồm hãm suất quy đổi của đầu máy
và hãm suất quy đổi của toa xe.
Áp lực guốc hãm quy đổi
(21)

 K qd = K qddm + K qdtx , kN
ck =

trong đó:
K qddm - áp lực guốc hãm quy đổi của đầu máy, kN;
K qddm = mdm K dm , kN

(22)

K - áp lực guốc hãm quy đổi của toa xe, kN;
tx
qd

tx
K qd
= mtx K tx , kN

(23)

mdm , mtx - số trục của một đầu máy và một toa xe;
Kdm , Ktx - áp lực guốc hãm trên một trục của đầu máy và toa xe, được lấy theo theo
Quy trình sức kéo của ĐSVN, kN.
Sau khi tính được hãm suất quy đổi theo cơng thức (19), thay vào công thức (18) sẽ
xác định được lực lực hãm đơn vị bT của đồn tàu.
Kết quả tính toán được điền đầy đủ vào bảng 5. Từ kết quả trong các cột 9, 13 và 16
có thể vẽ được 3 đường hợp lực đơn vị:
- Đường hợp lực đơn vị khi vận hành kéo: ck = f1 (V ) ;
với:

914

Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923

- Đường hợp lực đơn vị khi chạy đà: ccd = f 2 (V );
- Đường hợp lực đơn vị khi hãm thường: ch = f 3 (V ) .
3. XÂY DỰNG CHƯƠNG TRÌNH TÍNH TỐN VÀ THIẾT LẬP ĐƯỜNG CONG
HỢP LỰC ĐƠN VỊ CỦA ĐOÀN TÀU
3.1. Lưu đồ thuật tốn
Bằng ngơn ngữ lập trình Java, tiến hành xây dựng chương trình tính tốn với lưu đồ
thuật tốn thể hiện trên hình 1.

Hình 1. Lưu đồ thuật tốn của chương trình.

Chương trình có các chức năng chủ yếu như sau:
915


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923

Tệp tin: Tạo mới, lưu tệp, mở tệp, thốt.
Kết quả tính tốn: Bảng kết quả tính tốn tổng hợp, bảng kết quả tính tốn hợp lực
đơn vị.
Vẽ đồ thị: đường đặc tính sức kéo đầu máy, các đường cong hợp lực đơn vị tương ứng
với các đoàn tàu cụ thể.
3.2. Các giao diện chính của chương trình
Các giao diện chính thể hiện trên các hình 2-4.

Hình 2. Giao diện nhập số liệu ban đầu.

Hình 3. Giao diện mở tệp số liệu.
916


Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923

Hình 4. Giao diện hiển thị số liệu tính tốn.

3.3. Một số kết quả tính tốn
Đồ thị đặc tính sức kéo của các loại đầu máy thể hiện trên các giao diện hình 5-8.

Hình 5. Đồ thị đường đặc tính sức kéo thực tế của đầu máy D10H và D11H.

Hình 6. Đồ thị đường đặc tính sức kéo thực tế của đầu máy D9E và D12E.

917


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923

Hình 7. Đồ thị đường đặc tính sức kéo thực tế của đầu máy D13E và D18E.

Hình 8. Đồ thị đường đặc tính sức kéo thực tế của đầu máy D19E và D20E.

Kết quả tính tốn tổng hợp và kết quả tính tốn hợp lực đơn vị ở các chế độ kéo, chạy
đà và hãm đối với đoàn tàu hàng 795 tấn do đầu máy D19E kéo, gồm 15 toa xe G cho dưới
dạng bảng số và đồ thị, thể hiện trên các giao diện hình 9-11.

Hình 9. Kết quả tính tốn tổng hợp cho dưới dạng bảng số đối với đoàn tàu hàng 795 tấn do đầu
máy D19E kéo, gồm 15 toa xe G.

918


Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923

Hình 10. Kết quả tính tốn hợp lực đơn vị ở các chế độ kéo, chạy đà
và hãm cho dưới dạng bảng số đối với đoàn tàu hàng 795 tấn
do đầu máy D19E kéo, gồm 15 toa xe G.

Hình 11. Biểu đồ hợp lực đơn vị ở các chế độ kéo, chạy đà
và hãm đối với đoàn tàu hàng 795 tấn do đầu máy D19E kéo, gồm 15 toa xe G.

Kết quả tính tốn hợp lực đơn vị với một số đoàn tàu cụ thể do các loại đầu máy khác
nhau kéo được thể hiện trên các hình 12-18.
919


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923

Hình 12. Bảng giá trị và đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu hàng
do đầu máy D19E kéo, khối lượng 901 tấn gồm 17 toa xe G.

Hình 13. Bảng giá trị và đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu hàng
do đầu máy D19E kéo, khối lượng 1060 tấn gồm 20 toa xe G.

Hình 14. Bảng giá trị và đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu hàng
do đầu máy D19E kéo, khối lượng 1.325 tấn gồm 25 toa xe G.

920

Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923

Hình 15. Đường cong hợp lực đơn vị của đồn tàu hàng 795 tấn
gồm 15 toa xe G do đầu máy D9E và D12E kéo.

Hình 16. Đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu hàng 795 tấn
gồm 15 toa xe G do đầu máy D10H và D11H kéo.

Hình 17. Đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu hàng 795
tấn gồm 15 toa xe G do đầu máy D13E và D18E kéo.

921


Tạp chí Khoa học Giao thơng vận tải, Tập 71, Số 8 (10/2020), 907-923

Hình 18. Đường cong hợp lực đơn vị của đoàn tàu hàng 795 tấn
gồm 15 toa xe G do đầu máy D19E và D20E kéo.

Trên các hình 11-14 thể hiện biểu đồ hợp lực đơn vị của 04 đoàn tàu hàng do đầu máy
D19E kéo, gồm đoàn tàu 15 xe G (795 tấn); 17 xe G (901 tấn); 20 xe G (1060 tấn) và 25 xe
G (1.325 tấn) và tốc độ cân bằng tương ứng trên đường bằng lần lượt là xấp xỉ 70, 70, 65
và 60 km/h.
Trên các hình 11-14 thể hiện biểu đồ hợp lực đơn vị của 8 loại đầu máy D9E, D12E,
D10H, D11H, D13E, D18E, D19E và D20E kéo cùng một đoàn tàu hàng 15 xe G (795
tấn), và thấy rằng tốc độ cân bằng trên đường bằng của chúng là khác nhau, và lần lượt xấp
xỉ là 50, 50, 50, 60, 60, 70, 70 và 80 km/h (trị số chính xác cần được lấy từ kết quả tính
tốn trong chương trình).

4. KẾT LUẬN
Chương trình đã xây dựng cho phép xác định một cách nhanh chóng trị số hợp lực đơn
vị của bất kỳ đoàn tàu cụ thể nào ở ba trạng thái vận hành kéo, vận hành chạy đà và vận
hành hãm, được thể hiện dưới dạng bảng số liệu và dưới dạng đồ thị. Giá trị hợp lực đơn vị
được sử dụng để tính tốn thời gian chạy và tốc độ của đoàn tàu trên khu gian và vẽ các
biểu đồ tương ứng t = f ( S ) và V = f ( S ) .
Đường cong hợp lực đơn vị được sử dụng để phân tích trạng thái vận hành của đồn
tàu, trong đó có: phán đốn chiều hướng lực gia tốc của đoàn tàu; xác định tốc độ cân bằng
của đoàn tàu ở các chế độ vận hành trên các độ dốc khác nhau.
Chương trình đã xây dựng chỉ là một mơ đun trong chương trình tổng hợp, sẽ được kết
nối với chương trình tổng hợp tính tốn sức kéo đoàn tàu.
LỜI CẢM ƠN
Nghiên cứu này được tài trợ bởi Trường Đại học Giao thông vận tải trong đề tài mã số
T2020-CK-011.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
[1]. Nguyễn Văn Chuyên, Sức kéo đồn tàu, Trường đại học Giao thơng vận tải, Hà Nội, 2001.
[2]. Lại Ngọc Đường, Sức kéo đoàn tàu và tính tốn sức kéo, Trường đại học Giao thông vận tải,
Hà Nội, 1985.
[3]. Đỗ Đức Tuấn, Nghiệp vụ đầu máy, NXB Giao thông vận tải, Hà Nội, 2004.
[4]. Đỗ Đức Tuấn, Vũ Duy Lộc, Đỗ Việt Dũng, Nghiệp vụ đầu máy, toa xe, NXB Giao thông Vận
922


Transport and Communications Science Journal, Vol 71, Issue 8 (10/2020), 907-923
tải, Hà Nội, 2013.
[5]. Đỗ Đức Tuấn, Vũ Văn Hiệp, Cơ sở lựa chọn các biểu thức tính tốn sức cản cơ bản đơn vị đầu
máy diesel sử dụng trong ngành đường sắt Việt Nam, Tạp chí Khoa học Giao thông vận tải, 71
(2020) 305-316. />[6]. Bộ Giao thông vận tải, Quy trình tính tốn sức kéo đồn tàu đường sắt, Hà Nội,1985.
[7]. Астахов П. Н., Гребенюк П. Т., Скорцова А. И., Справочник по тяговым расчётам,
“Транспорт”, Москва, 1973.

[8]. Бабичков А. М., Гурский П. А., Новиков А. П., Тяга поездов и тяговые расчёты,
“Транспорт”, Москва, 1971.
[9]. Kузмич В. Д., Руднев В. С., Френкель С. Я., Теория локомотивной тяги, “Маршрут”,
Мосва, 2005.
[10]. Руднев В. С. Маношин А. В., Tяговые расчёты для магистрального транспорта, МИИТ,
Мосва, 2009.

923